矿井水害防治课件2012.10.11.ppt
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1、石海峰2012年10月11日矿井水害防治矿井水害防治一、影响矿井水灾发生的因素一、影响矿井水灾发生的因素二、矿井水灾的危害二、矿井水灾的危害三、矿井突水预兆三、矿井突水预兆四、矿井水灾的防治四、矿井水灾的防治五、矿井不同水源突水的防范要点五、矿井不同水源突水的防范要点六、水灾现场处理指挥六、水灾现场处理指挥七、案例分析七、案例分析一、影响矿井水灾发生的因素一、影响矿井水灾发生的因素1、矿井充水要素、矿井充水要素1)充水水源)充水水源大气降水大气降水地表水(江、河、湖、海、水库、积水洼地表水(江、河、湖、海、水库、积水洼地)地)地下水(孔隙水、裂隙水、岩溶水、老空地下水(孔隙水、裂隙水、岩溶水、
2、老空水)水)2)充水通道岩层的孔隙:取决于孔隙的大小和连通情况。岩层的孔隙:取决于孔隙的大小和连通情况。风化裂隙风化裂隙岩层的裂隙:岩层的裂隙:成岩裂隙成岩裂隙 构造裂隙构造裂隙岩溶的溶隙:一般沿层面或破碎带发育岩溶的溶隙:一般沿层面或破碎带发育人工作用形成的:如旧钻孔,采矿活动破坏了隔水层人工作用形成的:如旧钻孔,采矿活动破坏了隔水层等。等。2、矿井水灾发生的原因、矿井水灾发生的原因1)自然因素)自然因素自然条件(含水层、岩溶)自然条件(含水层、岩溶)地质构造地质构造开采历史原因开采历史原因2)人为因素对水灾的认识和重视程度不够技术人员业务水平不够短期效益思想,乱采乱掘,忽视安全生产防治水投
3、资力度不够或工程质量差无防治水的规章制度,发现水灾预兆不重视,不及时汇报、处理。二、二、矿井水灾的危害矿井水灾的危害1、危害生命安全和财产损失2、腐蚀设备3、防治水增加采掘成本4、恶化劳动条件,影响劳动效率三、矿井突水预兆矿井突水过程主要决定于矿井水文地质及矿井突水过程主要决定于矿井水文地质及采掘现场条件。一般突水事故可归纳为两采掘现场条件。一般突水事故可归纳为两种情况:一种是突水水量小于矿井最大排种情况:一种是突水水量小于矿井最大排水能力,地下水形成稳定的降落漏斗,迫水能力,地下水形成稳定的降落漏斗,迫使矿井长期大量排水;另一种是突水水量使矿井长期大量排水;另一种是突水水量超过矿井的最大排水
4、能力,造成整个矿井超过矿井的最大排水能力,造成整个矿井或局部采区淹没。在各类突水事故发生之或局部采区淹没。在各类突水事故发生之前,一般均会显示出多种突水预兆。前,一般均会显示出多种突水预兆。1、一般预兆 煤层变潮湿、松软;煤帮出现滴水、淋水煤层变潮湿、松软;煤帮出现滴水、淋水现象,且淋水由小变大;有时煤帮出现铁现象,且淋水由小变大;有时煤帮出现铁 锈色水迹;锈色水迹;工作面气温降低,或出现雾气或硫化氢气工作面气温降低,或出现雾气或硫化氢气味;味;有时可闻到水的有时可闻到水的“嘶嘶嘶嘶”声;声;矿压增大,发生冒顶片帮及底鼓;矿压增大,发生冒顶片帮及底鼓;2、底板含水层突水预兆 1 1)工作面压力
5、增大,底板鼓起,底鼓量有时可达)工作面压力增大,底板鼓起,底鼓量有时可达50CM50CM以上;以上;2 2)工作面底板产生裂隙,并逐渐增大;)工作面底板产生裂隙,并逐渐增大;3 3)沿裂隙或煤帮向外渗水,随着裂隙的增大,水)沿裂隙或煤帮向外渗水,随着裂隙的增大,水量增加。当底板渗水量增大到一定程度时,煤帮量增加。当底板渗水量增大到一定程度时,煤帮渗水可能停止,此时水色时清时浊,底板活动时渗水可能停止,此时水色时清时浊,底板活动时水变浑浊;底板稳定时水色变清;水变浑浊;底板稳定时水色变清;4 4)底板破裂,沿裂缝有高压水喷出,并伴有)底板破裂,沿裂缝有高压水喷出,并伴有“嘶嘶嘶嘶”声或刺耳水声;
6、声或刺耳水声;5 5)底板发生)底板发生“底爆底爆”,伴有巨响,地下水大量涌,伴有巨响,地下水大量涌出,水色呈乳白或黄色。出,水色呈乳白或黄色。3、松散孔隙含水层突水预兆 1 1)突水部位发潮、滴水且滴水现象逐渐增大,)突水部位发潮、滴水且滴水现象逐渐增大,仔细观察发现水中含有少量细砂;仔细观察发现水中含有少量细砂;2 2)发生局部冒顶,水量突增并出现流砂,流)发生局部冒顶,水量突增并出现流砂,流砂常呈间歇性,水色时清时混,总的趋势砂常呈间歇性,水色时清时混,总的趋势是水量、砂量增加,直至流砂大量涌出;是水量、砂量增加,直至流砂大量涌出;3 3)顶板发生溃水、溃砂,这种现象可能影响)顶板发生溃
7、水、溃砂,这种现象可能影响到地表,致使地表出现塌陷坑。到地表,致使地表出现塌陷坑。四、矿井水灾的防治四、矿井水灾的防治(一)、地面防排水(一)、地面防排水 地面防排水措施主要包括填塞通道、排除地面防排水措施主要包括填塞通道、排除积水、挖排洪沟、筑堤防洪、整铺河底及积水、挖排洪沟、筑堤防洪、整铺河底及河流改道等,必须根据地形、水文和气象河流改道等,必须根据地形、水文和气象条件加以合理选择,有时还可将几种措施条件加以合理选择,有时还可将几种措施综合使用,以求更好的效果。综合使用,以求更好的效果。(二)、井下防治水 1 1查明水源查明水源 地下水源是看不见的,只有通过勘地下水源是看不见的,只有通过勘
8、测,掌握古井、采空区的积水以及主要含测,掌握古井、采空区的积水以及主要含水层、充水断层和裂隙的分布,从而定出水层、充水断层和裂隙的分布,从而定出矿井的积水线、探水线与警戒线。矿井的积水线、探水线与警戒线。2探放水 探放水探放水 原则:原则:井下生产必须执行井下生产必须执行“有疑必探,有疑必探,先探后掘先探后掘”的原则的原则。1 1 1 1)凡遇到下面情况都必须停止掘进,进行探水:)凡遇到下面情况都必须停止掘进,进行探水:)凡遇到下面情况都必须停止掘进,进行探水:)凡遇到下面情况都必须停止掘进,进行探水:掘进工作面接近溶洞、含水层掘进工作面接近溶洞、含水层掘进工作面接近溶洞、含水层掘进工作面接近
9、溶洞、含水层(流砂层、冲积层、各流砂层、冲积层、各流砂层、冲积层、各流砂层、冲积层、各种承压水的含水层、含水断层或与地面大量积水区相通的断层种承压水的含水层、含水断层或与地面大量积水区相通的断层种承压水的含水层、含水断层或与地面大量积水区相通的断层种承压水的含水层、含水断层或与地面大量积水区相通的断层);掘进工作面接近被淹井巷或有积水的小窑、老空;掘进工作面接近被淹井巷或有积水的小窑、老空;掘进工作面接近被淹井巷或有积水的小窑、老空;掘进工作面接近被淹井巷或有积水的小窑、老空;上层积水,在下层进行采掘工作,两层间垂直距离上层积水,在下层进行采掘工作,两层间垂直距离上层积水,在下层进行采掘工作,
10、两层间垂直距离上层积水,在下层进行采掘工作,两层间垂直距离小于采煤工作面采高的小于采煤工作面采高的小于采煤工作面采高的小于采煤工作面采高的40404040倍或小于掘进巷道高度的倍或小于掘进巷道高度的倍或小于掘进巷道高度的倍或小于掘进巷道高度的10101010倍;倍;倍;倍;在边探边掘区内掘进时,掘进长度达到允许掘进长在边探边掘区内掘进时,掘进长度达到允许掘进长在边探边掘区内掘进时,掘进长度达到允许掘进长在边探边掘区内掘进时,掘进长度达到允许掘进长度;度;度;度;采掘工作面发现出水征兆;采掘工作面发现出水征兆;采掘工作面发现出水征兆;采掘工作面发现出水征兆;当采掘工作面接近各类防水煤柱时;当采掘
11、工作面接近各类防水煤柱时;当采掘工作面接近各类防水煤柱时;当采掘工作面接近各类防水煤柱时;接近可能同河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相接近可能同河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相接近可能同河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相接近可能同河流、湖泊、水库、蓄水池、水井等相通的断层破碎带时;通的断层破碎带时;通的断层破碎带时;通的断层破碎带时;接近有水或稀泥的灌浆区时;接近有水或稀泥的灌浆区时;接近有水或稀泥的灌浆区时;接近有水或稀泥的灌浆区时;接近其他可能出水地区时。接近其他可能出水地区时。接近其他可能出水地区时。接近其他可能出水地区时。2)探水前应注意如下问题:探水前应注意如下问题:加强靠近探水工
12、作面的支护,加强靠近探水工作面的支护,以预防高压水冲垮煤壁及支架;以预防高压水冲垮煤壁及支架;检查排水系统,应根据预计出检查排水系统,应根据预计出水量确定是否加大排水能力,清理水沟、水量确定是否加大排水能力,清理水沟、水仓使其畅通和起缓冲作用;水仓使其畅通和起缓冲作用;水压较大时,探水孔要设套管,水压较大时,探水孔要设套管,以便安装水阀控制放水量,特别危险的以便安装水阀控制放水量,特别危险的地区还要选择坚固地点,砌筑水闸墙;地区还要选择坚固地点,砌筑水闸墙;探水工作地点要安设电话,以探水工作地点要安设电话,以便能及时与调度室和中央泵房联系。便能及时与调度室和中央泵房联系。3)3)、放水、放水(
13、疏干疏干)(1)(1)疏放老空水,有下列几种方法:疏放老空水,有下列几种方法:直接放水。当水压不大,不致超过直接放水。当水压不大,不致超过矿井排水能力时,可利用探水钻孔直接放水。矿井排水能力时,可利用探水钻孔直接放水。先堵后放。当老空水与溶洞水或其先堵后放。当老空水与溶洞水或其他巨大水源有关系,动水储量很大,一时排不他巨大水源有关系,动水储量很大,一时排不完或不可能排完的情况下,应先堵住出水点,完或不可能排完的情况下,应先堵住出水点,然后排放积水。然后排放积水。(2)(2)疏放含水层水:疏放含水层水:它包括地面疏放水、用井下疏水巷道疏水它包括地面疏放水、用井下疏水巷道疏水等。前者适用于埋藏较浅
14、、渗透性良好的等。前者适用于埋藏较浅、渗透性良好的含水层。后者适用于已摸清水源,并预算含水层。后者适用于已摸清水源,并预算出涌出量的情况下。出涌出量的情况下。3 3留设防水煤柱留设防水煤柱 留设防水煤柱的目的是为了截止井上、留设防水煤柱的目的是为了截止井上、下各种水源的通道。确定煤柱尺寸,必须考虑下各种水源的通道。确定煤柱尺寸,必须考虑到被隔水源的压力、流量、煤层的赋存状况等到被隔水源的压力、流量、煤层的赋存状况等各种因素。各种因素。防水隔离煤柱因作用不同,大致分为防水隔离煤柱因作用不同,大致分为井田隔离煤柱、断层防水煤柱、被淹井巷之间井田隔离煤柱、断层防水煤柱、被淹井巷之间的煤柱及防止潜水及
15、流砂等流人巷道而留设的的煤柱及防止潜水及流砂等流人巷道而留设的煤柱。煤柱。4 4截水和堵水截水和堵水(1)(1)截水:为了使井下局部地点的涌水截水:为了使井下局部地点的涌水不致波及其他地区,需要在涌水的巷道中设置不致波及其他地区,需要在涌水的巷道中设置水闸门或水闸墙。水闸门或水闸墙。(2)(2)堵水:注浆堵水是将专门制备的浆堵水:注浆堵水是将专门制备的浆液通过管道压人地层裂隙或孔洞,经凝结、固液通过管道压人地层裂隙或孔洞,经凝结、固化后达到隔绝水源的目的。在注浆堵水工程中,化后达到隔绝水源的目的。在注浆堵水工程中,合理选择注浆材料十分重要。它关系到注浆工合理选择注浆材料十分重要。它关系到注浆工
16、艺工期、成本及注浆效果。目前,国内外应用艺工期、成本及注浆效果。目前,国内外应用的注浆材料多种多样,可以简单地分为硅酸盐的注浆材料多种多样,可以简单地分为硅酸盐类和化学类浆液两大类。类和化学类浆液两大类。五、矿井不同水源突水的防范要点五、矿井不同水源突水的防范要点1、河水或其他地表水透入井巷、河水或其他地表水透入井巷 河下或其他水体下采煤,必须在煤河下或其他水体下采煤,必须在煤与水体之间按规定留设防水隔离煤柱;与水体之间按规定留设防水隔离煤柱;矿井的井口标高(包括斜井及一切安矿井的井口标高(包括斜井及一切安全出口)必须高于当地历年最高洪水全出口)必须高于当地历年最高洪水位标高。位标高。2、浅部
17、小煤矿或采空区积水突出、浅部小煤矿或采空区积水突出 这类突水不论积水量大小,水源均这类突水不论积水量大小,水源均高度集中,一旦突破,水将以溃水的高度集中,一旦突破,水将以溃水的形式突出,迅速异常,对井下作业人形式突出,迅速异常,对井下作业人员的杀伤力极大。对于这类突水,重员的杀伤力极大。对于这类突水,重在加强技术管理、预测预防和及时超在加强技术管理、预测预防和及时超前探水或留设煤柱加以切实隔离,无前探水或留设煤柱加以切实隔离,无需进行注浆堵水。需进行注浆堵水。3、冲积层(砂、砾含水层)突水、冲积层(砂、砾含水层)突水 含水冲积层下安全开采,是一项系统工含水冲积层下安全开采,是一项系统工程,除了
18、必须在探明工作面地质构造的基程,除了必须在探明工作面地质构造的基础上正确留设防水煤柱,还必须合理选择础上正确留设防水煤柱,还必须合理选择采煤方法、限定采高、控制开采强度和做采煤方法、限定采高、控制开采强度和做好冲积层水位长观孔及工作面水量变化的好冲积层水位长观孔及工作面水量变化的检测、分析等工作,并力争矿井具有一定检测、分析等工作,并力争矿井具有一定的应急备用排水能力,以防患于未然,保的应急备用排水能力,以防患于未然,保障安全生产。障安全生产。4、孔隙、裂隙含水层的涌、突水、孔隙、裂隙含水层的涌、突水 防止的方法是有计划地适当提前防止的方法是有计划地适当提前疏放水,消耗其静储量,先把水疏放水,
19、消耗其静储量,先把水压降下来。压降下来。六、水灾现场处理指挥六、水灾现场处理指挥 1、井下发生水灾初期的自救、井下发生水灾初期的自救(1)井下发生突水后,应立即用最快的方法通)井下发生突水后,应立即用最快的方法通知附近地区的人员一起按照知附近地区的人员一起按照矿井灾害预防和处矿井灾害预防和处理计划理计划中所规定的路线撤出。中所规定的路线撤出。(2)突水时,水势很猛,冲力很大,人员撤退)突水时,水势很猛,冲力很大,人员撤退时一定要注意向高处走,沿着上山方向进入上一时一定要注意向高处走,沿着上山方向进入上一个水平,然后出井。个水平,然后出井。(3)在撤退中,如出路已被水隔断,就要寻找)在撤退中,如
20、出路已被水隔断,就要寻找井下位置最高、离井筒和大巷最近的地方暂时躲井下位置最高、离井筒和大巷最近的地方暂时躲避;同时定时在轨道和水管上敲打发出呼救信号。避;同时定时在轨道和水管上敲打发出呼救信号。(4)如突水区设立水闸门时,在人员撤出后,)如突水区设立水闸门时,在人员撤出后,要立即紧紧关死水闸门,把水流完全隔断。要立即紧紧关死水闸门,把水流完全隔断。(5)水泵房人员在接到突水事故报警后,要立)水泵房人员在接到突水事故报警后,要立即关闭泵房两侧的密封门,启动所有水泵,把即关闭泵房两侧的密封门,启动所有水泵,把突出的水尽快排出;没接到救灾领导人的撤退突出的水尽快排出;没接到救灾领导人的撤退命令,绝
21、对不可离开工作岗位。命令,绝对不可离开工作岗位。(6)突水后,特别是老空区的积水突出以后,)突水后,特别是老空区的积水突出以后,往往会从积水的空间放出大量有害气体,如瓦往往会从积水的空间放出大量有害气体,如瓦斯、硫化氢等,所以在避灾自救中要注意防止斯、硫化氢等,所以在避灾自救中要注意防止有害气体中毒和窒息。有害气体中毒和窒息。2、水灾现场处理、水灾现场处理(1)应迅速判定水灾的性质,了)应迅速判定水灾的性质,了解突水地点、影响范围、静止水解突水地点、影响范围、静止水位,估计突出水量、补给水源及位,估计突出水量、补给水源及有影响的地面水体。有影响的地面水体。(2)要掌握灾区范围、搞清事故)要掌握
22、灾区范围、搞清事故前人员分布,分析被困人员可能前人员分布,分析被困人员可能躲避的地点以便迅速组织抢救。躲避的地点以便迅速组织抢救。(3)根据突水量的大小和矿井排水能力,积极)根据突水量的大小和矿井排水能力,积极采取排、堵、截水的技术措施。采取排、堵、截水的技术措施。(4)加强通风,防止瓦斯和其他有害气体的积)加强通风,防止瓦斯和其他有害气体的积聚和发生熏人等意外事故。聚和发生熏人等意外事故。(5)排水后进行侦察、抢险时,要防止冒顶、)排水后进行侦察、抢险时,要防止冒顶、掉底和二次突水。掉底和二次突水。(6)抢救和运送长期被困井下的人员时要采取)抢救和运送长期被困井下的人员时要采取的措施,要防止
23、突然改变他们已适应的环境和的措施,要防止突然改变他们已适应的环境和生存条件,造成不应有的伤亡。生存条件,造成不应有的伤亡。七、案例分析福建煤电公司翠屏山煤矿福建煤电公司翠屏山煤矿“8.3”透水事故透水事故事故发生时间:2002 年8 月3 日11 时30 分事故发生地点:201 采区+320 区段南41煤层切眼上山事故性质:重大责任事故伤亡情况:死亡3 人、失踪1 人一、概述一、概述 事故发生地点位于翠屏山井田南翼,历史上有小煤窑开采,井口均已塌陷并被植被覆盖,201 采区320 区段处于探煤阶段。现有井巷长度315米,其中全岩巷195 米为裸体巷道,断面5.4M2,切眼上山120 米、净断面
24、2.5 M2、棚距0.8 米。该切眼于2002 年6 月13 日开始施工,所探煤层为41煤层.已揭露的41煤层厚度不稳定,局部厚达6 米,二切眼上山沿着顶板或底板掘进,煤质较松。煤层倾角为56 度左右,属于急倾斜煤层。顶板岩性为厚层状细粉砂岩,块状构造,底板岩性为细砂岩。二、事故经过二、事故经过 2002 年年8 月月3 日早班采掘十队六人在班长张兴淦日早班采掘十队六人在班长张兴淦的带领下,的带领下,7 点点30 分左右到达工作面。约分左右到达工作面。约11 点,出点,出完完14 车煤后,罗明贵等车煤后,罗明贵等5 人到十人到十320 车场各推一部空车场各推一部空车到装车口,罗先把装好的第车到
25、装车口,罗先把装好的第15 部车往外推至装车口部车往外推至装车口以外以外130 米石门三叉口处,突然听到身后一阵急风吹米石门三叉口处,突然听到身后一阵急风吹来,就被随后跟来的水冲出来,就被随后跟来的水冲出70 多米,至多米,至320 联络巷联络巷时抓住电缆而脱险,并立即把工作面透水情况向调度时抓住电缆而脱险,并立即把工作面透水情况向调度室汇报。与此同时,张根深协助装好第室汇报。与此同时,张根深协助装好第16 车煤后准备车煤后准备推车时,听到一阵风从小眼下来就与张启文往外跑,推车时,听到一阵风从小眼下来就与张启文往外跑,至装车口以外至装车口以外20 米处第一个避车处,张根深迅速躲到米处第一个避车
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